Наиболее распространенной формой автоматизации является тестирование приложений через графический пользовательский интерфейс (англ. GUI). Популярность такого вида тестирования объясняется двумя факторами: во-первых, приложение тестируется тем же способом, которым его будет использовать человек, во-вторых, можно тестировать приложение, не имея при этом доступа к исходному коду.

GUI-автоматизация развивалась в течение 4 поколений инструментов и техник:

Утилиты записи и воспроизведения (англ. capture/playback tools) записывают действия тестировщика во время ручного тестирования. Они позволяют выполнять тесты без прямого участия человека в течение продолжительного времени, значительно увеличивая продуктивность и устраняя «тупое» повторение однообразных действий во время ручного тестирования. В то же время, любое малое изменение тестируемого ПО требует перезаписи ручных тестов. Поэтому это первое поколение инструментов не эффективно и не масштабируемо.

Написание сценария (англ. scripting) — форма программирования на языках, специально разработанных для автоматизации тестирования ПО — смягчает многие проблемы инструментов записи и воспроизведения. Но разработкой занимаются программисты высокого уровня, которые работают отдельно от тестировщиков, непосредственно запускающих тесты. К тому же скрипты более всего подходят для тестирования GUI и не могут быть внедренными, пакетными или вообще каким-либо образом объединены в систему. Наконец, изменения в тестируемом ПО требуют сложных изменений в соответствующих скриптах, и поддержка все возрастающей библиотеки тестирующих скриптов становится в конце концов непреодолимой задачей.

Управляемое данными тестирование (англ. Data-driven testing) — методология, которая используется в автоматизации тестирования. Особенностью является то, что тестовые скрипты выполняются и верифицируются на основе данных, которые хранятся в центральном хранилище данных или базе данных. Роль базы данных могут выполнять ODBC-ресурсы, csv или xls файлы и т. д. Управляемое данными тестирование — это объединение нескольких взаимодействующих тестовых скриптов и их источников данных в фреймворк, используемый в методологии. В этом фреймворке переменные используются как для входных значений, так и для выходных проверочных значений: в тестовом скрипте обычно закодированы навигация по приложению, чтение источников данных, ведение логов тестирования. Таким образом, логика, которая будет выполнена в скрипте, также зависит от данных.

Тестирование по ключевым словам (англ. Keyword-based) автоматизация подразумевает разделение процесса создания кейсов на 2 этапа: этап планирования и этап реализации. В этом случае конечный тест представляет собой не программный код, а описание последовательности действий с их параметрами (например, «завести в базе данных пользователя с логином XXX и паролем YYY»). При этом фреймворк отвечает за непосредственную реализацию ключевых слов (действий), а дизайнеру тестов достаточно иметь представление о всём наборе действий, реализованных во фреймворке. Это даёт возможность создавать тесты людям, не имеющим навыков программирования.

Одной из главных проблем автоматизированного тестирования является его трудоемкость: несмотря на то, что оно позволяет устранить часть рутинных операций и ускорить выполнение тестов, большие ресурсы могут тратиться на обновление самих тестов. Это относится к обоим видам автоматизации. При рефакторинге часто бывает необходимо обновить и модульные тесты, а изменение кода тестов может занять столько же времени, сколько и изменение основного кода. С другой стороны, при изменении интерфейса приложения необходимо заново переписать все тесты, которые связаны с обновленными окнами, что при большом количестве тестов может отнять значительные ресурсы.